«

»

Jan 12 2011

RCA (II): Întoarcere la laguna albastră

Stați liniștiți, nu e vorba despre asigurări auto, acronimul vine, evident, de la “Răspundem ascultătorilor cititori”. După călătoria spre centrul Pămîntului, acum să facem scufundări! Pentru Aurelian și Bogdănescu: “de ce e apa albastră/verde/etc?”. O samă de detalii tehnice le-am preluat de pe wikipedia, de aici și de aici. Fără formuleee!

În primul rînd, să spunem de ce NU e apa albastră. Multă lume (mai ales din zone oarecum conexe științei) crede că apa e albastră din cauza ionilor de cupru Cu2+ din soluție. Și mai răspîndită este ideea că apa e albastră fin’că reflectă cerul, care – nu-i așa? – e albastru.

Ei bine, nu-i așa. Apa are, intrinsec, o culoare vag albăstruie (am aflat, cică se cheamă turcoaz). Chestie care se probează (relativ) simplu: luați un tub de vreo doi metri, umpleți-l cu apă FOARTE pură și priviți la Soare cu el. Sau, dacă vreți să fiți anal-retentive de riguroși, într-o cameră fără ferestre, uitați-vă prin tub la o sursă de lumină albă. Veți avea surpriza să percepeți o nuanță albăstruie. Asta elimină și ipoteza ionilor de cupru, și pe cea a reflectării luminii date de către cer. (În celălalt tub din imagine, cel din dreapta, e apă grea. Care, vedeți și voi, e mai grea, dar nu mai e albastră.)

Deci, care-i treaba? Păi, e simplă: apa e albăstruie pentru că modurile în care vibrează molecula de H2O duc la absorbția luminii roșii. Și acum, să detaliem nițel.

Cauza existenței culorilor, în majoritatea cazurilor, este interacțiunea dintre fotoni (lumină) și electronii din componența atomilor/moleculelor. Uneori, electronii absorb/emit fotoni în tranzițiile între nivelurile energetice. Astea se cheamă interacțiuni rezonante, fin’că electronii rezonează la anumite lungimi de undă ale luminii. Pentru apă, absorbțiile astea se întîmplă doar în ultraviolet, deci n-au nici o treabă cu culoarea apei. Alteori, electronii interacționează cu lumina în moduri nerezonante: împrăștiere Rayleigh (aia de face cerul albastru), interferență, difracție sau refracție. Le-om povesti și pe ăstea la un moment dat.

Albastrul apei este singurul exemplu din natură în care culoarea este dată de vibrațiile moleculei. În cazul ăsta, de H2O. Ce se întîmplă? (Deși întrebarea asta e, cumva, asociată nu cu apa, ci cu etanolul și un anume prim ministru.) Vă puteți imagina moleculele de apă ca pe un set de trei biluțe, una mare (oxigen) și două mai mici (hidrogenul), conectate cu două resorturi. Dacă băgăm energie în arcurile respective, vor începe să vibreze/trebure/țopăie. Întîmplător, modurile astea de vibrație pot fi excitate cel mai ușor cu lumină roșie. De fapt, mai mult radiație infraroșie, da’ nici pe asta n-o vedem, deci nu ne interesează aici; numai niște moduri mai complicate de vibrație a moleculei se “trezesc” la roșul din spectru, iar ălea absorb foarte puțin. De-aia, dacă ne uităm la apa dintr-un pahar, n-are nici o culoare. E prea puțină ca să absoarbă suficient de mult roșu încît s-o vedem turcoaz. Graficul alăturat ne arată în ce măsură apa absoarbe diversele lungimi de undă/culori. Pe de altă parte, cînd lumina albă trece prin suficient de multă apă (ca în cazul tubului de care vă ziceam mai sus) din spectru este extras suficient de mult roșu ca restul culorilor să dea o tentă albăstruie apei.

Dar asta nu e tot. Ca de obicei, apar și complicații. Iată, faptul că vedem oceanul albastru din avion se datorează luminii care a pătruns cîțiva metri în apă și a fost reflectată/împrăștiată înapoi spre noi. Fin’că apucă să călătorească nițel prin apă, lumina devine albăstruie. Nu se reflectă doar de la suprafață, cu excepția cazului în care apa e perfect liniștită și o vedem la unghiuri mari de incidență, cînd funcționează ca o oglindă perfectă. Imaginea alăturată (Crater Lake, Oregon) ne arată taman asta: în depărtare (unghi mare de incidență a luminii) apa reflectă cerul. Mai aproape, culoarea pe care o vedem e chiar a apei, cerul nu contribuie aproape deloc. Iar reflectarea luminii se întîmplă doar grație particulelor în suspensie din apă: cîteva zeci de metri de apă pură ar absorbi toată lumina, iar oceanele și lacurile adînci s-ar vedea negre. Din același motiv, apa dintr-o piscină cu pereți albi va apărea tot turcoaz, chiar la cîțiva milimetri de peretele alb: lumina călătorește mai mult în apă, roșul se absoarbe, iar lumina rămasă e împrăștiată spre ochii noștri, nițel albastră. Iaca, în găleată aceeași apă e aproape perfect incoloră.

În plus, dacă există impurități, apa va avea alte culori, evident. În imaginile alăturate, rîul Colorado apare fie verde (din cauza algelor) fie roșu (datorită particulelor de rocă transportate de către apă, ca la noi la robinet). Și nu, Marea Neagră nu e neagră de la gunoaiele aruncate de către turiști, deși așa am fi tentați să credem, după ce vedem pe litoral. Întîmplător, negrul (kara, în turcește) era folosit pentru a desemna nordul. La fel cum roșul reprezenta sudul. De-aici și numele Mării Roșii, de altfel. :-) Pe asta n-o știați, eh?

Cel mai bine vedem culoarea apei cînd facem scufundări. (Been there, done that! În Marea Roșie, of all places!) La adîncime, chiar dacă folosim o sursă de lumină, doar obiectele apropiate vor apărea în culorile lor naturale, cele de la distanță vor avea tonuri albastre, că doar atît ne mai ajunge la ochi. Apropo, din același motiv și ghețarii sînt mai albaștri un pic. Pentru că apa solidă (gheața) are cam același spectru de absorbție ca apa lichidă. Ceea ce nu se poate spune și despre moleculele de apă-vapori (din aer).

Pe final, referințe pseudoculturale: pentru a descrie culoarea apei, a fost inventat și cuvîntul “grue”. Adică, da, “green+blue”. Ba chiar, mi se suflă din cască, James Joyce a folosit, la un moment dat, termenul “gruebleen” în Finnegan’s Wake. Care era o crîșmă grozavă din Philadelphia, dacă mă-ntrebați pe mine. ;)

13 comments

Skip to comment form

  1. Mostrofontz

    Din poza aia deduc ca apa grea nu e albastra, nu? Ca n-am vazut niciodata o piscina cu apa grea… Poate pa la Cernavoda p-acolo sa aibe, da’ dupa ce citii prin ziare mi-e cam frica sa ma duc…

    1. Tata Uraniu

      Nu tre’ să deduci, că am scris acolo, în text. :D

      1. Mostrofontz

        Mie imi place sa deduc!

  2. Mostrofontz

    Hai sa mai bagam ceva la obiect:
    http://www.youtube.com/watch?v=VTqlLKBKFhg
    P-acolo pa la vienezii aia cu snitele si valsuri Dunarea o fi albastra, nimic de zis, da’ p-aici pa la noi io numa’ maloasa o vazui…

  3. Tata Uraniu

    Uite una și mai bună, mai ales de pe la minutul 2 încolo: http://www.youtube.com/watch?v=9r2D8-spWLs&feature=player_embedded
    :lol:

    1. Mostrofontz

      Cine-i demoazela care saboteaza reforma invatamantului?

  4. Tata Uraniu

    N-am habar, da’ dacă omu’ ăla face reformă după cum valsează, am cam pus-o… :wink:

  5. catalin

    anal-retentiv, brr cum mai sună.

    Turcoaz, fuchsia, somon… Eu înţeleg de exemplu doar momentan deosebirea dintre albastru şi turcoaz cînd explicaţia e cam aşa: “vezi dragă, sutienul e albastru, chiloţii sînt însă turcoaz”.

    1. Mostrofontz

      Pai ca sa nu existe posbilitati de intelegere gresita, io propun ca in loc de nume de culori sa punem direct nanometri. Sau, daca preferi, TeraHertzi, ca suna mai electronic, asa. Cum ar fi sa auzi: “draga, mi-am luat azi niste chiloti super, 450 de nanometri, ce se potrivesc perfect la sutienu’ ala de 480 de nanometri pe care mi l-ai facut tu cadou, nebunaticule!”
      Ei, asa-i ca suna bine? :mrgreen:

  6. Marinake

    Ha – Uite ca tre sa umblu cu politia gramaticii si pe aici nu numa pe la Simona:
    Cel ai bine vedem culoarea apei…..

    Cu toate ca asta se inscrie la foamea de litere. Si mi se intampla si mie.

    “Tata Uraniu o sa va povesteasca, in primul episod din vreo 88 (cite constelatii “oficiale” se afla pe bolta emisferei nordice), despre Perseu”.

    Ne mai povestesti ?

  7. Tata Uraniu

    @Marinake: corect, și corectat. Dăcît că nu-i gramatică, e, cum zici și tu, foame de litere. O să mai povestesc și de constelații, da-mi trebuie nițel mai mult timp liber, pentru documentare și alte alea.
    @Mostrofontz: și dacă stă, pe nanometri avem probleme: la Doppler sau indici de refracție diferiți de 1 se duce naibii totul. Tre’ fie să stăm pe lambda-zero, fie pe frecvențe, e mai sigur…

  8. Billy Williams

    Sunt curios cine-i persoana care ti-a suflat in casca, aia care sustine ca a citit Finnegan’s Wake? Eu inca n-am intalnit in carne si oase omul cu o asemenea performanta :P

    1. Tata Uraniu

      aaa, dar cine mi-a suflat în cască n-a zis că a citit cartea… am aflat doar de culoarea “gruebleen”. Există un soi de paradox, o “ghicitoare de inducție”, în care se vorbește despre grue și bleen și se pomenește că “gruebleen” în Finnegan’s Wake. Deci suflătorul nu trebuia musai să fi citit Joyce. :D

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

:D :-) :( :o 8O :? 8) :lol: :x :P :oops: :cry: :evil: :twisted: :roll: :wink: :!: :?: :idea: :arrow: :| :mrgreen: